Odborné články
Elektřina s vůní dřeva (1): Znovuobjevený dřevní plyn
V dějinách techniky se nejednou stalo, že se konstruktéři vrátili k principům a technologiím, které již odvál čas. Nové materiály, konstrukční postupy, možnosti regulace a počítačového řízení však mohou zdánlivě překonané technické principy opět vrátit do hry. Příběh dřevoplynu toho může být příkladem.
Dřevní plyn je směsí mnoha uhlovodíků s velmi nízkou výhřevností. Dominantní spalitelnou složkou je vodík. Výhřevnost se pohybuje kolem 5 MJ/m3 (pro srovnání : u bioplynu je to asi 20 MJ a u zemního plynu 43 MJ/m3). První zmínky o výrobě dřevního plynu můžeme nalézt v souvislosti s výrobou dřevěného uhlí. V čoudících milířích docházelo ke karbonizaci dřeva a k postupnému uvolňování jeho plynných složek. Plyn unikal přes hlínu tvořící izolaci milířů do okolí a byl vlastně nežádoucím odpadem, o jehož využití nikdo neuvažoval. Až v prvních prototypech stacionárních výbušných motorů byl jako pohonná hmota používán právě dřevní plyn. Benzin a jiné ropné produkty přišly na řadu mnohem později. Ještě v první polovině minulého století pracovalo v naší zemi několik dřevoplynových stacionárních agregátů pro pohon obilních mlýnů. Největší rozvoj těchto agregátů nastal v průběhu druhé světové války, kdy Německo trpělo nedostatkem ropy a muselo benzín jako strategickou surovinu něčím nahradit.
Od historie k současnosti
V naší republice se vyrábělo několik typů agregátů. Nejrozšířenějšími z nich byly IMBERT a JANKA ze stejnojmenné továrny v Radotíně u Prahy. Tehdejší agregáty se uchovaly ve vzpomínkách řady pamětníků a v expozicích soukromých sbírek nebo muzeí, např. v muzeu výrobků Praga v Praze. Dřevoplynem byl poháněn také automobil Škoda Superba s generátorem dřevního plynu DOKOGEN z roku 1938, který vyšel z dílen firmy Atmos v Bělé pod Bezdězem, řízené panem Jaroslavem Cankařem, jehož potomci zůstali technologiím zplyňování dřeva věrni – po roce 1989 firmu opět převzali a zavedli výrobu zplyňovacích kotlů na dřevo.
Nevýhodou tehdejších zplyňovačů bylo, že nebyly schopné kontinuálního provozu. Zásobník paliva byl naplněn předepsanou frakcí tvrdého, většinou bukového suchého dřeva. Po zapálení a náběhu na provozní teplotu pak agregát několik hodin (dle velikosti zásobníku) dodával dřevní plyn. Do zásobníku se vešlo až 120 kg paliva, které u osobního automobilu postačovalo k překonání vzdálenosti asi 120 km. Po spotřebování paliva bylo nutné zásobník otevřít a palivo doplnit. Podobné to bylo s odstraňováním popele.
Kolem roku 1975 zakoupilo pracoviště ČVUT Praha nový francouzský agregát o výkonu cca 30 kW elektrických. Po několika letech zkušebního provozu začala pouť tohoto agregátu po vlastech českých, kterou se nám již nepodařilo přesně zmapovat. Agregát nějaký čas spaloval odpad z výroby dřevěných tužek v tehdejším národním podniku KOH-I-NOOR v Českých Budějovicích, později byl doplněn tuzemským motorem ZETOR a postupně pracoval v několika zemědělských družstvech i v dřevozpracujícím pilařském průmyslu poblíž Brna. Nějakou dobu agregát vlastnil a provozoval i současný největší tuzemský výrobce kogeneračních jednotek TEDOM v Třebíči. Poslední stopa tohoto agregátu směřuje za hranice ČR a dnes je snad ještě v provozu někde na Slovensku.
Ve vývojových laboratořích firmy ATMOS byl v osmdesátých letech zkoušený malý agregát s motorem Tatra. Výsledkem probíhajícího vývoje bylo v roce 1985 testované terénní vozidlo ARO 240. Pokusy probíhaly i na bambusové palivo pro tehdejší spřátelenou Vietnamskou lidově demokratickou republiku. Rychlost a intenzita dnešního automobilového provozu odsunula čoudící dřevoplynové agregáty do muzejních sbírek. Avšak díky použití moderních materiálů, výrobních postupů a automatizačních prvků dřevní plyn znamenal předzvěst budoucího využití ve velkých stacionárních motorech kogeneračních jednotek pracujících na dřevní plyn.
Počátkem devadesátých let se v závodu Škoda Plzeň začalo s vývojem bloku pro energetické zplyňování. První z agregátů, na kterém v tehdejší době ve Škodovce pracovali, měl výkon asi 400 kW a byl osazený lokomotivním motorem ČKD. Bohužel se agregát nikdy nepodařilo dotáhnout do provozuschopného stavu. Hlavním důvodem byla nestabilita žárového pásma v celém průřezu zplyňovače, což způsobovalo nekontrolovatelný vývin dehtových sloučenin v dřevním plynu. Zkoušky skončily neúspěchem pro zanášení motoru dehtovými zplodinami. Následně se pokračovalo na menších generátorech.
V roce 1996 byly povedeny první zkoušky zařízení o výkonu 30 kW. Po úspěšném ověření všech důležitých prvků a technologických skupin byla v roce 1999 dokončena výkresová dokumentace a připraven projekt na výstavbu agregátu o výkonu 100 kW pro investora z oblasti dřevozpracujícího průmyslu. Na vývoj agregátu byla z části využita dotace z programu MZe ČR. Celkem bylo do vývoje investováno asi 25 mil. Kč. Vzhledem k jiným potížím investora i dodavatele však k realizaci nedošlo.
Přehled stávajících aplikací
V uplynulém desetiletí se pokusům v oblasti energetického zplyňování věnovala řada subjektů. Podrobný popis většiny z nich včetně řady fotografií autentických aplikací a rozhovorů s tvůrci agregátů je obsažený v obsáhlé práci „Technické systémy pro výrobu elektrické energie z biomasy - Elektřina s vůni dřeva“ (volně ke stažení na http://www.mpo-efekt.cz/cz/ekis/publikace/2188).
Publikace populární formou přístupnou širšímu okruhu čtenářů s malým filosofickým zamyšlením nad spotřebou energie vůbec popisuje veškeré technické systémy pro výrobu elektrické energie z biomasy, které jsou seřazeny vzestupně dle energetické účinnosti. Vítězně z celé práce vychází decentralizované energetické zplyňování s výrobou elektrické energie a tepla, kterému je věnována významná část práce. Na kapitolu „Dřevní plyn“ navazuje oddíl s podrobnějším popisem technického principu energetického zplyňování a rozsáhlý oddíl „Dřevní plyn v rukou vědeckovýzkumných institucí“. Celá práce tímto podává ucelený přehled o tomto novém formujícím se segmentu „malé“ komunální energetiky.
Energetické zplyňování na odborných seminářích
V rámci možností provozovatele Energetického konzultačního a poradenského střediska EKIS, které se specializuje na technické systémy pro výrobu elektrické energie z biomasy, se věnuji i sledování nových vývojových trendů z tohoto oboru. Aktuální stav poznatků se promítl do programu semináře „Technické systémy pro energetické zplyňování“. Program semináře, seznam účastníků, fotodokumentaci, kompletní sborník příspěvků i závěrečnou zprávu pro správce programu EFEKT 2008, ze kterého byl seminář podpořen, je k dispozici na www.energis24.cz.
Cílem odborného semináře ENERGIE Z BIOMASY IX, pořádané v listopadu 2008 Energetickým ústavem VUT v Brně, bylo sezvat všechny subjekty zabývající se touto problematikou, ať již vědeckovýzkumné instituce, malé i velké soukromé subjekty, nebo o potenciální uživatele. Všichni získali prostor pro vzájemnou komunikaci, výměnu zkušeností i navázání další spolupráce. Program odborného semináře naznačil, že v oblasti energetického zplyňování zdaleka nejde jen o energetické využití biomasy.
Přehled nových vývojových trendů
Na odborném semináři byly představeny některé nadějné instalace. Za jeden z nejnovějších počinů loňského roku lze považovat instalaci nového vyvíječe dřevního plynu v lokalitě Louka, který nahradil dříve instalovaný vyvíječ, jenž vlivem častých závad a celkové destrukce materiálu nebyl již provozuschopný. Dodávku a uvedení do provozu nového vyvíječe, který je opatřen keramickou vyzdívkou, zajišťovala společnost EOZ ve spolupráci s firmou BOSS engineering. Odborníci z VŠCHT Praha, kteří prováděli rozbory, potvrdili, že vzhledem k nízkému obsahu dehtů šlo o zatím o nejlepší dřevní plyn, který měli možnost vyhodnotit. Lepšících parametrů čistoty dřevního plynu dosahují už jen aplikace s olejovým čištěním dřevního plynu.
Zkušenostech z provozování „bioelektrárny“ vlastní konstrukce, která je předvojem „dvoustupňového“ zplyňování, přednesl na semináři Ing. Antonín Marčák ze společnosti MZE, s. r. o. Šternberk. Další novinku na poli energetického zplyňování představil Jiří Vacek ze společnosti DSK v Teplicích, kde připravují přetlakový generátor s dvojitým uzávěrem. Od této výrazné konstrukční úpravy (doposud všechny vyvíječe se sesuvným ložem v ČR pracovaly jako podtlakové) si slibují výrazné zlepšení kvality dřevního plynu a ustálení probíhajících reakcí zejména při plnění palivem.
Přehled stávajících aplikací pro energetické zplyňování vyšších výkonů (v řádech jednotek – desítek MW) instalovaných v nejrůznějších koutech světa přednesl Ing. Marek Baláš z VUT Brno. Ing. Leoš Gál ze Svazu chemického průmyslu a společnosti Čepro informoval, že Svaz chemického průmyslu založil Technologickou platformu biopaliv, která se snaží vytvořit odborný rámec pro vývoj a aplikaci alternativních paliv pro ČR. „Má smysl opouštět ropu dříve, než ropa opustí nás,“ vysvětlil důvody vzniku platformy Leoš Gál. Jeho příspěvek také patřil k těm zajímavějším, protože popisoval připravený projekt realizace regionálního energetického centra REGEN v podmínkách ČR, což však již překračuje rozsah tohoto článku.
TweetČlánek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem
Související články:
Lokomotiva od GE jezdí na tuk z hovězího
Katalytické vysokoteplotní odstraňování dehtu z plynu z alotermního zplyňování biomasy
Souproudé zplyňovací generátory a jejich použití pro výrobu elektrické energie z biomasy
Kvalita plynu produkovaného zplyňováním odpadní biomasy
Zkušenosti s provozem kotle na dřevoplyn v rodinném domku (2)
Zkušenosti s provozem kotle na dřevoplyn v rodinném domku (1)
Budoucnost dřevního plynu
Biomasa jako zdroj energie
Švédsko sází na bioplyn…
Předchozí / následující díl(y):
Elektřina s vůní dřeva (2): Energetické využití odpadů
Zobrazit ostatní články v kategorii Bioplyn, Obnovitelné zdroje energie, Spalování biomasy
Datum uveřejnění: 11.10.2010
Poslední změna: 3.10.2010
Počet shlédnutí: 13317
Citace tohoto článku:
ŠEJVL, Radovan: Elektřina s vůní dřeva (1): Znovuobjevený dřevní plyn. Biom.cz [online]. 2010-10-11 [cit. 2024-11-22]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz-spalovani-biomasy-pelety-a-brikety/odborne-clanky/elektrina-s-vuni-dreva-1-znovuobjeveny-drevni-plyn>. ISSN: 1801-2655.
Komentáře:
|
|
|
|
|